基于FLEX技术的台风灾害数据时空可视化表达

张明锋 薛章斌



基于FLEX技术的台风灾害数据时空可视化表达

张明锋 薛章斌

福建师范大学地理科学学院

台风是世界上破坏性极大的自然灾害之一。福建省所处的地区台风灾害发生频繁,是中国遭受台风影响最严重的省份之一。本文基于ArcGIS Server、Flex技术，对台风灾害数据信息时空可视化显示平台的建设进行了探讨。通过分析ArcGIS Server、Flex及其特点，进而对平台建设的总体方案进行了设计，提出了该平台建设的软硬件环境，确定了平台的总体结构和所要完成的主要功能。在Flex builder3、visual studio2008的开发环境下，基于Flex、ArcGIS Server构建了台风灾害信息显示平台，包括地图数据和台风数据的组织和管理、地图服务的发布与管理、网站的开发实现。该平台为更好地表达台风灾害数据信息提供了有效手段。

时空可视化表达 台风信息系统 Flex技术

1 概述

台风是世界上最严重的自然灾害之一。在全球的台风生成区中，西北太平洋地区的发生频率最高，占全球总数的1/3以上，同时西北太平洋中的台风强度也是最强的[1]。福建省所处的地区台风灾害发生频繁,是中国遭受台风影响最严重的省份之一。由于其造成的经济损失剧增，同时对民众生活也造成一定影响，人们对台风的关注也越来越多，为了满足这种需求就需要有一个表现力强，信息表达明确的信息了解渠道。高交互性、富客户端的基于Flex、WebGIS的台风灾害数据的时空可视化表达技术越来越受到人们的关注。通过该技术可以动态、直观、多层次地掌握台风信息，使得台风信息的表达更加丰富，从而给予人们更多的台风信息服务。本文以台风“珍珠”登陆为例，构建基于ArcGIS Server以及Flex的台风灾害数据的时空可视化表达的开发，将台风从发生到结束过程中，受影响的各个站点的信息；包括各大新闻频道发布的信息、相关政府管理部门发布的应急措施以及现场情况；按照时间的先后顺序进行可视化表达，为用户提供展现台风灾害信息的时空可视化表达系统。

2 WebGIS与Flex技术研究现状

2.1 WebGIS研究进展

随着Internet 技术的发展，GIS与Internet结合成为必然的趋势，WebGIS顺应而生，WebGIS是在Internet或Intranet环境下实现对地理信息的获取、存储、查询、分析、显示和输出的计算机系统，它是GIS发展的重要方向[2]。与传统的Web应用相比，WebGIS的最大特点是在空间框架下实现图形、图像数据与属性数据的动态链接，提供可视化查询和空间分析的功能[3-4]。但是，WebGIS与传统的Web应用一样，具有一定的局限性，体现在：(1)用户界面图形显示和交互能力较弱，不能满足Web技术不断发展下用户对系统丰富体验的要求，降低了系统的可用性。(2)没有充分利用客户端的处理能力，大多数用户请求集中在服务器端处理，加重了服务器的计算负担，提高了对网络带宽的要求。(3)基于HTML静态标签建立，语义性差、可重用性和可扩展性都不强，建立新的应用大多要重新设计和开发[5]。

2.2 Flex研究进展

由于传统WebGIS存在以上不足，因此能够创建高交互性、富客户端的RIA技术也应用于WebGIS客户端的生成过程。

RIA(Rich Internet Applications)称为富互联网应用，具有高度互动性、丰富用户体验以及功能强大的客户端[6]。RIA的特点是在客户端可以进行完整的数据处理，与用户的交互更加友好，更迅速。界面交互并不依赖页面，消息通过异步请求传递，面向用户界面中的各个小模块，客户端的模块之间关系清晰，处理起来也更灵活。在不会影响到原有应用的前提下,RIA技术对表现层进行了大幅度的增强，更好的提升了界面的友好程度。并减少了用户与系统的远程交互频率，也减少了带宽需求。

Flex是Adobe公司推出的RIA解决方案，Flex是一种基于标准编程模型的高效RIA开发产品集，使用Flex技术开发部署RIA应用程序非常简单。由于Flex技术基于MXML标准、CSS标准、XML标准、Action Script 3.0标准，并提供丰富的组件，使得Flex开发人员只需将注意力集中于业务逻辑开发上。Flex编程模型和各个产品构成了完整的RIA开发平台，并且拥有完善的文档和示例，拥有规模较大的开发社区，是目前最成熟和完善的RIA技术[4-5]。

2.3 Flex技术与WebGIS技术结合应用于气象领域现状

随着科学技术的快速发展，人类获取台风数据的技术愈加快速、准确，这使得台风信息内容更充实，决策辅助的准确性也大幅度提高。近几年来，随着地理信息系统(Geographic Information System，GIS)在各领域应用的广泛和深入，气象领域的应用也越来越普及，更多气象工作者开始认识到地理信息系统技术的应用价值，地理信息系统的发展，为台风数据的管理提供了技术手段，同时，GIS在气象领域的应用也为地理信息系统与台风预报系统的有效结合提供了依据[7]。

目前，国内在将WebGis技术应用于台风数据管理和发布方面取得了一定成果，如中国中央气象台网站、中国香港天文台网站、福建水利信息网、广西气象台网站、四创公司“风影2005”软件等。其中中国中央气象台网站在2009年将Flex技术引入了台风的网站建设上来，使用户能够更方便，更快捷，更丰富的接触到台风信息，同时能够提供有关信息供相关部门及时的采取相应救助措施[8]。自从该网站运来以来，经受了较大的公众用户的并发访问量，证明了其技术路线的可行性。故本文引入了Flex技术进行基于WebGIS的台风灾害数据时空可视化表达的系统开发中来。

另一方面，从以上网站的运行结果来看，目前大部分台风网站的台风数据发布并没有与时间相联系，只是纯粹地展现台风的空间数据，而没有将相关的政府应急，包括各类灾害信息融入，在信息的丰富程度上存在不足。因此本文以台风“珍珠”登陆为例，进行基于ArcGIS Server以及Flex技术的台风灾害信息数据的时空可视化表达的开发，为用户提供展现台风灾害数信息的一个应用服务窗口。

3 基于Flex 的台风灾害信息数据时空可视化表达系统开发

3.1 系统开发平台

表1 开发环境

本系统是以美国ESRI公司的ArcGIS Server以及Macromedia公司的Flex Builder系列软件作为WebGIS的开发平台，以及Microsoft公司的IIS作为网络服务软件，运用Flex 技术、ASP.NET技术进行开发的基于WebGIS的台风灾害数据时空可视化表达。

3.2 系统总体结构

本次系统的框架主要分为3层，即表现层、应用层、数据层。

表现层。基于浏览器的一个富客户端，为用户呈现一个丰富的、具有高交互性的可视化界面，以图文一体化的方式显示空间和属性信息，主要包括台风信息数据的获取、网上距离的量测、多媒体信息的游览等。

应用层。主要是负责响应Flex富客户端请求的核心层。它接受来自客户端的请求，并根据用户请求类型做出相应响应。通过.NET应用服务器与ArcGIS Server服务器进行响应空间数据和属性数据请求，对空间数据进行分析和控制。

数据层。它是系统的底层，负责空间数据和属性数据的存取机制，维护各种数据之间的关系。具体的框架如图1所示。

图1 基于Flex的WebGIS框架

3.3 系统核心功能设计和实现

3.3.1常规地图操作功能

平台具有对地图图层的各种操作功能，如放大、缩小、漫游、全图显示、前一视图、后一视图、量距、测量面积、属性信息获取等功能。当台风逼近某一城市时，可方便地测量任意两点和多点之间的距离，根据当前位置和预报位置，结合移动速度和风圈半径，为实施防汛预案提供科学依据。

3.3.2台风灾害信息数据聚合获取

台风信息数据及相关灾害信息数据的获取主要通过两种渠道，一种是直接ASP.NET调用数据库内容，另一种实时数据，则需要直接连接到远程相关政府部门信息发布网站，以信息聚合形式将相应信息按来源分类加以整理，并返回XML格式的文档，接着由Flex直接获取XML数据，并在浏览器端根据数据类型来加以显示。以台风信息数据为例，主要包括台风的中心气压，经纬度信息，最大风速，风力，移动速度信息，方向，以及七级、10级、12级风圈半径信息等文本信息数据。相应灾害信息如灾害警报，启动的预案等级等。由于从各相应政府管理部门实时聚合获取的数据中不少有明确发布时间标识，因此可将此数据直接通过时空可视化表达系统按发布时间来动态表达。获取的数据中除普通的文本信息数据，还可以是图像数据，视频数据，这依据于相应政府管理部门数据源而定。

3.3.3台风路径动态显示及灾害信息可视化表达功能

该可视化表达系统的总体界面框架如图2所示，界面中间位置为地图显示窗口和时间轴控制窗口，中间部分上部为地图操作工具条，界面框架左上角为时间信息，左下角为类似于福建气象局、中央气象局等各类相关政府管理部门发布的台风灾害信息窗口，右上角为信息控制中心，包括数据的导入，动态播放的控制，右下角为相应多媒体信息的播放。

台风信息动态显示的功能如界面中间部分的地图内容所示，随着时间的变化，点击播放时，会进行台风路径动态的播放，同时将不同时刻中各相关政府部门发布的数据及信息在相应的左下角位置进行更新，同时各类带有时间属性的图片、视频信息也可在右下角的多媒体信息播放窗口进行相应显示。这样可以较好地将相应灾害事件及政府管理部门应对措施通过时空的概念明确结合在一起，实现灾害信息数据的时空可视化表达。

如需直接控制播放速度，或快速浏览动态变化结果，则可使用界面中间位置的时间轴控制窗口来灵活拖动，这样各类相关信息就会自动刷新。

图2 台风路径动态显示及灾害信息可视化表达功能界面

4 结语

本文基于ArcGIS Server、Flex技术，对台风灾害数据信息的时空可视化显示平台的建设进行了探讨，并通过实际WebGis应用信息系统的设计将Flex技术融入到台风灾害相关数据信息网站的建设中来。系统开发结果在台风灾害信息可视化表达方面效果较好，但作为一个GIS应用系统，系统还需要在专业性和为各部门的服务性功能上加强研究，为Webgis技术应用于相关灾害管理和信息发布上提供有益的经验。

[1] 戴伟.基于ArcGIS Server平台的WebGIS台风预报系统应用研究[D].武汉理工大学硕士学位论文，2009.

[2] 杨明,李全.基于J2EE和ArcIMS的地籍管理WebGIS[J].计算机工程, 2007, 33(15）:267-268.

[3] 方海涛,华连生,方亚明. 基于WebGIS和SVG技术的气象参数信息系统[J].计算机工程,2008,34（10）:264-265.

[4] 刘二年,丰江帆,张宏.基于Flex的环保WebGIS研究[J].测绘与空间地理信息, 2006,29（2）:71-72.

[5]龙明,汶博,魏娟.基于RIA的网络地理信息系统的设计与实现[J].海洋测绘, 2006,26（5）:38-41.

[6] 刘光,唐大仕.WebGIS开发——ARCGIS Server与.NET[M].北京:清华大学出版社,2009

[7] 郑晓阳,高芳琴.基于WebGIS的台风信息服务系统研究及应用[J].城市道桥与防洪，2007,（4）：51-55.

[8]中央气象台台风网站[EB/OL].http://map.weather.gov.cn/